式1中、Z1、Z2は、互いに独立に、アルキル基(R1)またはアルコキシ基(OR1)であり、R1は、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基またはアリール基である。 【選択図】図1" /> 式1中、Z1、Z2は、互いに独立に、アルキル基(R1)またはアルコキシ基(OR1)であり、R1は、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基またはアリール基である。 【選択図】図1" /> 特許ウォッチ
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公開番号2021002547
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210107
出願番号2019114372
出願日20190620
発明の名称電気機器
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール特許業務法人
主分類H01F 27/12 20060101AFI20201204BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】絶縁材料の経年劣化を抑制する電気機器を提供する。
【解決手段】電気機器(油入変圧器100)は、植物油と、下記式1で表されるホウ素化合物と、を含む絶縁油を有する。
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式1中、Z1、Z2は、互いに独立に、アルキル基(R1)またはアルコキシ基(OR1)であり、R1は、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基またはアリール基である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
植物油と、下記式1で表されるホウ素化合物と、を含む絶縁油を有することを特徴とする電気機器。
式1中、Z

、Z

は、互いに独立に、アルキル基(R

)またはアルコキシ基(OR

)であり、前記R

は、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基またはアリール基である。
続きを表示(約 610 文字)【請求項2】
植物油と、前記植物油の中に配置され、下記式1で表されるホウ素化合物を含む保持体と、を含む絶縁油を有することを特徴とする電気機器。
式1中、Z

、Z

は、互いに独立に、アルキル基(R

)またはアルコキシ基(OR

)であり、前記R

は、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基またはアリール基である。
【請求項3】
前記電気機器は、鉄心と、前記鉄心に装着された巻線と、前記鉄心および前記巻線を内部に収容するタンクと、前記タンクに充填された前記絶縁油と、前記絶縁油を冷却するための冷却器と、を有する油入変圧器であり、
前記タンク、前記冷却器または前記タンクと前記冷却器とをつなぐ配管の内部に、前記式1で表されるホウ素化合物を含む保持体が配置されていることを特徴とする請求項2に記載の電気機器。
【請求項4】
前記ホウ素化合物が、無機化合物または有機化合物の粉体、シートまたはファイバからなる保持体に含まれていることを特徴とする請求項2または3に記載の電気機器。
【請求項5】
前記ホウ素化合物がジアルキルボラン、ジアルコキシボランまたはアルキルアルコキシボランであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電気機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電気機器に関する。
続きを表示(約 3,800 文字)【背景技術】
【0002】
絶縁冷却媒体を含む電気機器の1つである油入変圧器は、一般に、タンク内の絶縁冷却媒体中に、鉄心と、鉄心に装着され絶縁紙が巻回された電線からなるコイルと、コイル絶縁用及び絶縁冷却媒体の冷却通路構成用の絶縁物を備えた巻線とが浸漬されている。油入変圧器の絶縁冷却媒体としては、従来、絶縁特性の優れた鉱油が広く用いられてきた。近年は、絶縁冷却媒体として、鉱油に代わり、生分解性の植物油が適用されている。
【0003】
植物油は脂肪酸とグリセリンがエステル結合した化合物であり、水と反応し、脂肪酸とグリセリンとに分解(加水分解)する。さらに、生成した脂肪酸は、触媒作用により、植物油の加水分解を加速する可能性がある。また、脂肪酸には、炭化水素鎖の炭素間の結合がすべて単結合である飽和脂肪酸と、炭化水素鎖に不飽和の炭素結合(二重結合)を持つ不飽和脂肪酸とがあるが、二重結合は経年劣化で酸化、あるいは重合する可能性がある。
【0004】
一方、油入変圧器の巻線では、絶縁材料として鉱油とともに良質の木材パルプからなる紙が大量に用いられている。例えば、巻線リード線の絶縁被覆としてクラフト紙やクレープ紙が用いられ、巻線内の冷却油道を確保するための各種スペーサ、主絶縁を構成する絶縁物、巻線を支持するために巻線の上下に配置された支持絶縁物、リード線バリヤを構成する絶縁筒やスペーサ及びリード線を支持するための腕木等の素材として、紙を強圧縮したプレスボードが用いられてきている。
【0005】
絶縁紙の主成分であるセルロース中のエーテル結合は、水が存在すると加水分解される。また、植物油の加水分解で生成した脂肪酸は、触媒作用により、クラフト紙の加水分解を加速する可能性がある。加水分解反応で、セルロースの主鎖が切断されると、セルロース分子の重合度は低下することから、絶縁紙の引張強度も低下すると考えられる。
【0006】
電力流通の重要なコンポーネントである油入変圧器には高い信頼性が要求されるが、上述した植物油や絶縁紙等の絶縁材料の経年劣化による特性低下が、変圧器の経年劣化の要因であり、変圧器の寿命を左右すると考えられている。
【0007】
変圧器の経年劣化を抑制する技術として、以下の特許文献1および特許文献2がある。特許文献1には、絶縁油の循環を行う配管系統上に高分子系のフィルム材料を介して吸着剤ケースを着脱自在に取り付けることによる、絶縁油からの水分除去方法が開示されている。特許文献2には、植物油に酸化防止剤を添加することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
特開2007−221047号公報
特表2000−502493号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
油入変圧器タンク内の絶縁冷却媒体の植物油、あるいは絶縁材料の絶縁紙の加水分解を抑制する方法として、上述した特許文献1のように、植物油中の水分を除去することが挙げられる。水を良く吸着するゼオライトやシリカのような吸着剤を絶縁冷却媒体中に配置することによって、絶縁冷却媒体中の水を除去することは可能である。しかし、これらの吸着剤は水以外の化合物も吸着することから、吸着剤を直接、絶縁冷却媒体中に配置した場合、絶縁冷却媒体中の水を十分に除去するのが難しいという課題があった。
【0010】
一方、絶縁冷却媒体の植物油の酸化を抑制する方法として、上述した特許文献2のように、植物油に酸化防止剤を添加する方法が挙げられる。これは、植物油と酸素との反応で生成するラジカルを、添加した酸化防止剤が捕捉することで、ラジカルの連鎖反応による酸化を抑制するものである。しかしながら、植物油に含まれる脂肪酸を低減することや、不飽和脂肪酸構造に含まれる二重結合を低減することはできない。
【0011】
本発明の目的は、絶縁材料(絶縁油や絶縁紙)の経年劣化を抑制する電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
絶植物油と、下記式1で表されるホウ素化合物と、を含む絶縁油を有することを特徴とする電気機器である。
【0013】
【0014】
式1中、Z

、Z

は、互いに独立に、アルキル基(R

)またはアルコキシ基(OR

)であり、R

は、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基またはアリール基である。
【0015】
また、上記目的を達成するための本発明の第2の態様は、植物油と、植物油の中に配置され、上述した式1で表されるホウ素化合物を含む保持体と、を含む絶縁油を有することを特徴とする電気機器である。
【0016】
本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、絶縁材料の経年劣化を抑制する電気機器を提供することができる。
【0018】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
本発明の油入変圧器の一実施形態を示す断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の電気機器について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【0021】
図1は本発明の電気機器の一実施形態を示す断面模式図である。本実施例では、電気機器として油入変圧器(以下、単に「変圧器」とも称する。)を例にして説明する。図1に示すように、油入変圧器100は、鉄心2と、鉄心2に装着された巻線(内側巻線3および外側巻線4)と、タンク1に充填された絶縁油6と、を有する。絶縁油6は、タンク1の内部に備えられた鉄心2、内側巻線3および外側巻線4を冷却して、鉄心2、内側巻線3および外側巻線4から発生するジュール熱を奪うように機能している。
【0022】
図1に示す変圧器100は、絶縁油6を冷却するための冷却器8を備えている。タンク1と冷却器8との間には冷却配管9a,9bが設けられ、タンク1の内部に収容されている絶縁油6は、タンク1の上部に設けられた冷却配管9aを通って、タンク1の内部から冷却器8の内部へ矢印で示す方向に流れる。冷却器8で冷却された絶縁油は、タンク1の下部に設けられた冷却配管9bを通って冷却器8から再びタンク1の内部に送り込まれる。
【0023】
鉄心2は、その上部と下部に夫々取り付けられた締付金具10a,10bによって締め付けられて保持されている。
【0024】
内側巻線3と外側巻線4は、絶縁筒5に収容され、その上部には絶縁物11,12が夫々設置され、下部には絶縁物13,14が夫々設置されている。また、鉄心2の中心側には、鉄心2を冷却する冷却用の油導入部15が形成されている。タンク1の上部には、窒素ガス7が封入されている。
【0025】
次に、絶縁油6の構成について詳述する。絶縁油6は、植物油と、上述した式1で示されるホウ素化合物とを有する。なお、本明細書において「ホウ素化合物」とは、上述した式1で示されるホウ素化合物を意味するものとする。このホウ素化合物が、植物油の劣化を抑制する作用を有する。
【0026】
植物油は、特に限定は無いが、例えば脂肪酸と三価のアルコールであるグリセリンとから生成するエステル化合物である菜種油および大豆油を用いることができる。
【0027】
植物油は、以下の式Aに示す通り、タンク1中で加水分解し、グリセリンと脂肪酸が生じる。
【0028】
【0029】
上記式Aの反応で生成した脂肪酸は、植物油の加水分解を促進する作用を有する(脂肪酸の触媒作用)。さらに、脂肪酸には炭化水素鎖の炭素間結合がすべて単結合である飽和脂肪酸と、不飽和の炭素結合(二重結合)を持つ不飽和脂肪酸とがある。この不飽和脂肪酸の二重結合は、経年劣化で酸化、あるいは重合する可能性があり、その結果、絶縁油としての機能(絶縁性能や冷却性能)を低下させるおそれがある。
【0030】
そこで、本発明では、脂肪酸と上述した式1のホウ素化合物とを反応させ、絶縁油の劣化を抑制する。具体的には、脂肪酸のカルボキシル基と、上述した式1のホウ素化合物とが、不飽和脂肪酸構造中の二重結合と反応する。式1のホウ素化合物として、ジアルキルボラン(Z

=R

、Z

=R

)を用いた場合の反応の例を以下の式Bに示す。
(【0031】以降は省略されています)

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